随着世界科技的迅速发展,特别是航空、航天、军工等传统大尺寸工业都已对大尺寸测量提出了新的要求,传统的大尺寸测量方法已无法满足现代化生产对空间三维尺寸的测量要求,需要找到一种可以在生产、装配过程中进行校准的大尺寸三维测量技术,而视觉坐标测量技术作为一种新兴三维空间坐标测量技术,从一个全新的坐标测量思路上适应了现代化生产对测量技术在测量精度、测量范围等方面新的更高要求。本文以建立单目视觉坐标测量系统的模型为目的,研究了测头成像式单目视觉三维坐标测量技术,采用基于几何和基于图像的混合建模方法对单目视觉坐标测量系统进行建模。论文简要分析了测量系统的硬件组成及工作原理,详细地给出了模型的建立过程和求解过程并通过基于空间坐标约束的位姿优化算法确定被测点(测尖)的空间坐标;针对摄像机的非线性模型,摄像机在成像过程中会出现畸变问题,为了使对应像点能够更加接近摄像机线性模型中的理想像点,本文采用了利用交比不变性的原理来求解畸变参数,进而实现对图像像点的校正;针对测头上光学特征点的发光特性,会使对应像点中心位置很难确定,在此采用了高斯双三次插值算法对像点进行了质心定位研究;进行了图像像点校正实验、质心定位实验和系统测量模型的验证实验,并对产生系统模型精度及稳定性的误差因素进行了分析。